Evaluation of the properties of diamond-like carbon coatings lubricated with ionic liquids

• Autorzy: Milewski K. , Madej M. , Niemczewska-Wójcik M. , Ozimina D.

Warianty tytułu

PL

Ocena właściwości powłok diamentopodobnych smarowanych cieczami jonowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the study was to evaluate the properties of DLC coatings with ionic liquids used as lubricants. The type a-C: H DLC coatings were deposited onto the 100Cr6 steel substrate by PVD. The surface topography of the DLC coatings was studied with a Bruker's Dimension Icon® Atomic Force Microscope (AFM), and surface morphology testing, cross section and chemical composition analyses were performed using the Jeol JSM-7100F scanning electron microscope, equipped with an EDS microanalyzer. Surface geometry measurements prior to and after tribological tests were performed on a Taylor Hobson's Talysurf CCI contactless optical profilometer. The tribological tests were carried out on an Anton Paar TRB tribotester under technically dry and lubricated friction with an ionic liquid, 1-Butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate. The results show that DLC coatings and ionic liquids can significantly reduce resistance to motion.

PL

Celem przeprowadzonych badań była ocena właściwości powłok diamentopodobnych DLC smarowanych cieczami jonowymi. Powłoki diamentopodobne typu a-C:H naniesione zostały na stal 100Cr6 za pomocą metody PVD. Wykonano badania topografii powierzchni powłok DLC na mikroskopie sił atomowych AFM – Dimension Icon – Brucker oraz badania morfologii powierzchni, przekrojów poprzecznych oraz analizy składu chemicznego przy użyciu elektronowego mikroskopu skaningowego Jeol JSM –7100F, wyposażonego w mikroanalizator EDS. Pomiary struktury geometrycznej powierzchni przed i po testach tribologicznych wykonano na bezstykowym profilometrze optycznym Talysurf CCI Firmy Taylor Hobson. Testy tribologiczne przeprowadzono na tribotesterze Anton Paar TRB w warunkach tarcia technicznie suchego i tarcia ze smarowaniem cieczą jonową – tetrafluoroboranem 1-butylo-3-metyloimidazoliowym. Przedstawione wyniki badań wykazały, że zastosowanie powłok DLC oraz cieczy jonowej znacznie obniża opory ruchu.

Słowa kluczowe

EN

diamond-like carbon (DLC) coating; ionic liquid; friction coefficient

PL

powłoka diamentopodobna; ciecz jonowa; współczynnik tarcia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 5
• Strony: 37--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Milewski K.

• Trzuskawica S.A., Sitkówka 24, 26-052 Nowiny, Poland

autor

Madej M.

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, al. 1000-Lecia P.P. 7, 25-314 Kielce, Poland

autor

Niemczewska-Wójcik M.

• Faculty of Mechanical Engineering, Tadeusz Kościuszko Krakow University of Technology, al. Jana Pawła II 37, 30-001 Kraków, Poland

autor

Ozimina D.

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, al. 1000-Lecia P.P. 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• 1. Ozimina D.: Eksploatacja systemów tribologicznych, Wyd. Pol. Świętokrzyskiej, Kielce (2013).
• 2. Milewski K., Kudliński J., Madej M., Ozimina D.: The interaction between diamond-like carbon (DLC) coatings and ionic liquids under boundary lubrication conditions, Metalurgija, 56 (2017) 55–58.
• 3. Donnet C., Erdemir A. (Editors): Tribology of diamond-like carbon films. Fundamentals and applocations, Springer, New York (2008).
• 4. Ohana T., Suzuki M., Nakamur T., Tanaka A.: Tribological properties of DLC films deposited on steel substrate with various surface roughness, Diamond & Related Materials 13 (2004) 2211–2215.
• 5. Aisenberg S., Chabot R.: Ion beam deposition of thin films of diamond-like carbon, Journal of Applied Physics 42 (1971) 2953–2956.
• 6. Ohana T., Suzuki M., Nakamur T., Tanaka A.: Tribological properties of DLC films deposited on steel substrate with various surface roughness, Diamond & Related Materials, 13, 2004, 2211–2215.
• 7. Madej M., Marczewska-Boczkowska K., Ozimina D.: Effect of tungsten on the durability of diamond-like carbon coatings in the chemical industry, Przemysł chemiczny 4/ 93 (2014) 500–505.
• 8. Olivier-Boirbigou H., Magna L., Morvan D.: Ionic liquids and catalysis: recent progress from knowledge to applications, Applied Catalysis A 373 (2010) 1–56.
• 9. Minami O.: Ionic liquids in tribology, Molecules 14 (2009) 2286–2305.
• 10. Zhou F., Liang Y., Liu W.: Ionic liquid lubricants: designed chemistry for engineering applications. ChemSocRev 38 (2009) 2590–9.
• 11. Otero I., López E. R., Reichelt M., Fernández J.: Friction and anti-wear properties of two tris(pentafluoroethyl) trifluorophosphate ionic liquids as neat lubricants. Tribology International 70(2014) 104–111.
• 12. Adamczak S., Świderski J., Wieczorowski M., Majchrowski R., Miller T., Łętocha A.: Założenia do oceny wiarygodności pomiarów topografii powierzchni w różnych skalach, Mechanik 3 (2015) 81–87.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).